Manual de Operação e Instalação Medidor de Vazão Eletromagnético Cod: 073AA-045-122M Rev. A Série WVMF Novembro / 2008 Wärme do Brasil Instrumentação & Automação Ind. Ltda. Rua Cana Verde, n 110 - Via de Circulação Um, Galpão 205 - Jd. Silvestre Itaquaquecetuba - SP - CEP: 08584-420 - Fone: (11) 4646-2525 www.warme.com.br
ÍNDICE 1. Introdução... 2 2. Especi cações... 3 3. Tabela de codi cação... 4 4. Princípio de operação... 5 5. Aplicações... 6 6. Instalação do equipamento... 6 6.1 PROCEDIMENTO DE MONTAGEM... 9 6.2 PRECAUÇÃO NA INSTALAÇÃO... 10 6.3 INSTALAÇÃO EM LINHAS DE PVC... 11 6.4 INSTALAÇÃO EM LINHAS METÁLICAS... 11 6.5 INSTALAÇÃO COM BYPASS... 12 6.6 Posicionamento das juntas... 12 7. Conexões elétricas... 13 7.1 ATERRAMENTO (FIO TERRA)... 13 7.2 VEDAÇÃO... 13 8. Manutenção dos eletrodos... 14 9. Resolvendo problemas... 15 9.1 SINTOMAS DE PROBLEMAS NA OPERAÇÃO NORMAL E START-UP... 15 9.2 SINTOMAS RELACIONADOS A PROBLEMAS RELATIVOS A RUÍDOS... 16 9.3 OBSERVAÇÃO... 16 11. Grau de proteção IP68... 18 12. Certi cado de garantia... 19 1
1. Introdução O medidor de vazão eletromagnético para líquidos é um medidor volumétrico com baixa perda de carga. Sem parte móvel, possui boa precisão, sendo insensível a variações de pressão, temperatura, densidade e viscosidade. Possui habilidade de medir vazões de uma grande gama de produtos químicos, sujos e lamacentos. Sua operação baseia-se na Lei de Faraday, requerendo, portanto, que o líquido a ser medido possua um mínimo de condutividade elétrica. 2
2. Especi cações Excitação Corrente contínua pulsada Diâmetros nominais 1/2 a 32 Conexão ao processo Tipo ange ANSI B16.5, DIN e NBR 7675 Grau de proteç ão IP67 IP68 opcional Temperatura normal de operação -25ºC até 120ºC (revestimento te on FEP) -25ºC até 80ºC (revestimento ebonite) -25ºC até 60ºC (revestimento poliuretano) Ambiente Temperatura -30º a 50ºC Umidade Relativa 10 a 90 % URA Materiais Cabeçot e Alumínio fundido C o rpo Aço-inox 304 Conexão ao processo Aço-carbono pintado ou aço-inox 304 Materiais em contato com o produto Revestimento Te on (FEP), ebonite ou poliuretano Eletrodos Aço-inox 316/316L, hastelloy C, titânio, tântalo, platina-irídio, carbeto de tungstênio Anel de aterramento Aço-inox 316 Hastelloy C, titânio (eletrodo), outros sob encomenda 3
3. Tabela de codi cação Model Diâmetro nominal TABELA DE CODIFICAÇÃO WVMF Medidor de vazão eletromagnético com conexão angeada Tipo de conexão Material do tubo 012 019 025 038 050 063 075 100 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 Material da conexão/ material do corpo 1/2" 3/4" 1" 1 1/2" 2" 2 1/2" 3" 4" 6" 8" 10" 12" 14" 16" 18" 20" 24" 28" Material de revestimento do tubo Material do eletrodo Anel de aterramento Grau de proteção 32" C Flange ANSI 150# RF D Flange ANSI 300# RF R Flange DIN PN 10 S Flange DIN PN 16 T Flange NBR7675 PN10 disponível para DN 2" U Flange NBR7675 PN16 disponível para DN 2" V Flange NBR7675 PN25 disponível para DN 2" 02 AISI 304 04 AISI 316 Temperatura de operação Tipo do eletrodo Conversor 01 Aço carbono/aço carbono 02 AISI 304/ AISI 304 04 AISI 316/AISI 316 39 AISI 304/ aço carbono 40 AISI 316/aço carbono 14 Viton E uentes/esgoto abrasivos 20 Te on - PTFE (encamisado) 21 Cerâmica 41 Te on - FEP 42 Ebonite disponível para DN 1 1/2" 50 Te on - PFA 53 Poliuretano 04 AISI 316 06 AISI 316 L 08 Hastelloy C 31 Titânio 32 Tântalo 26 Carbeto de tungstênio 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 Sem anel de aterramento AISI 316 AISI 316 L Flange de PVC com eletrodo em Hasteloy C Flange de PVC com eletrodo em Titânio Flange de PVC com eletrodo em Tântalo Flange de Polipropileno com eletrodo em Hasteloy C Flange de Polipropileno com eletrodo em Titânio Flange de Polipropileno com eletrodo em Tântalo Flange de PTFE com eletrodo em Hasteloy C Flange de PTFE com eletrodo em Titânio Flange de PTFE com eletrodo em Tântalo 3 IP 67 4 IP 68 para conversor remoto 5 IP 68 com corpo resinado de fábrica para conversor remoto 6 IP 68 com cabeçote resinado de fábrica para conversor remoto 7 IP 68 com corpo e cabeçote resinado de fábrica para conversor remoto 0 Temperatura até 70ºC (sem dissipador) 1 Temperatura até 125ºC (com dissipador) F R Eletrodo xo Eletrodo removível disponível para DN 2" K Acoplado (Veri car conexão elétrica no conversor) R Remoto (Conexão elétrica 2 x 1/2" com prensa cabo) 4
4. Princípio de operação O princípio de operação do medidor de vazão eletromagnético está baseado na lei de Faraday que estabelece: quando um condutor se move em um campo magnético, na direção perpendicular ao campo, uma força eletromotriz é induzida perpendicularmente à direção do movimento do condutor e à direção do campo magnético. O valor da força eletromotriz é proporcional à velocidade do condutor e à densidade do uxo magnético. Na Figura 1, quando um uido condutor ui com uma velocidade média V (m/s) através de um tubo de diâmetro interno D (m), na qual um campo magnético de densidade de uxo uniforme B (Tesla) existe, uma força eletromotriz E (volts) induzida perpendicularmente à direção do campo magnético e a direção do uxo: ( ) E = D V B V A taxa de uxo magnético é obtida da seguinte equação: 3 Q = π D 2 V ( m /)s 4 Das duas equações acima, obtemos: D Q = π 3 E( m /)s 4 B Portanto, a força eletromotriz é expressa como mostrado abaixo: 4 B E = Q V π D ( ) Se B e D são constantes, então E será proporcional a Q na equação acima. O equipamento eletrônico associado ao medidor ampli ca e converte esta força eletromotriz para um sinal padrão de 4-20 ma ou um sinal em frequência. Figura 1 5
5. Aplicações O medidor de vazão eletromagnético apresenta baixa queda de pressão por não possuir partes móveis ou qualquer outro tipo de obstrução. Sua leitura não é afetada por mudanças na temperatura, pressão ou viscosidade, o que aumenta sua precisão. O medidor eletromagnético de vazão é ideal para medir a taxa de uxo de líquidos em uma larga variedade de aplicações, em particular líquidos que contenham materiais sólidos em suspensão. O medidor tem sido mais utilizado nas seguintes aplicações: Líquidos viscosos; Pastas; Fertilizantes ; Produtos inorgânicos; Ácidos; Suspensões. O uido processado deve ser um líquido que tenha uma condutividade mínima de 5µS/cm, e para água desmineralizada mínima de 20µS/cm. 6. Instalação do equipamento Instale o medidor em um ponto na tubulação que esteja sempre preenchido com o líquido medido. (Ver Figura 2) Também, o líquido medido para esta posição deve ter uma condutividade elétrica mínima necessária para medição e deve ser uniformemente distribuído. Figura 2 6
Sempre instale o medidor numa seção reta do tubo nos dois lados do medidor. Veja a Figura 3 para as seções retas do tubo recomendados numa dada con guração de tubulação, para assegurar boa performance dentro das especi cações estabelecidas. Instale o medidor tão longe quanto possível de qualquer bomba na linha de modo que não tenha um uxo pulsante. Não coloque a unidade: Figura 3 Em exposição direta ao sol, raio ou outras intempéries; Onde esteja sujeito a interferências eletromagnéticas; Onde esteja sujeito a vibrações mecânicas ou em atmosfera corrosiva. 7
Certi que-se de que o centro das conexões do tubo estejam alinhadas horizontalmente e verticalmente e que os anges estejam ajustados sem declive ou deslocados do centro (Figura 4). Veri que para que o espaço face-face entre os anges seja su ciente para o tamanho do medidor adquirido. Não force o medidor em um espaço face-face insu ciente na tubulação (Figura 4) Figura 4 Se o líquido medido contém sólidos em suspensão, instale o medidor em uma posição onde os sólidos suspensos estejam uniformemente distribuídos (Figura 5). Figura 5 8
Se o liquido medido contém bolhas de ar, instale em uma posição onde não haja formação de bolsão de bolhas (Figura 6). Figura 6 Antes de instalar o medidor é recomendável que se lave com água o interior do tubo para eliminar qualquer corpo estranho. 6.1 Procedimento de montagem Nota: Use parafusos padrão para dimensões maiores ou iguais a 200 mm com conexão a anges. a) Veri que se a marca de indicação do uxo no medidor está no mesmo sentido do uxo a ser medido. b) Para erguer o medidor, use cabos que podem seguramente suportar o medidor e conecte-o aos orifícios do medidor. Veja Figura 7. c) Finalmente alinhe a superfície interna do medidor com a tubulação do processo de modo que a junta não obstrua o caminho do uxo. d) Use parafusos e porcas padrões para o tubo. Se o líquido vazar após o start-up, incremente gradualmente o torque até que pare o vazamento; caso não pare o vazamento, veri que as juntas de vedação. Figura 7 9
6.2 Precaução na instalação Considerações sobre a instalação do medidor: Umidade do ambiente deve estar entre 10 e 90% RH; Evite local onde a unidade que sujeita as interferências eletromagnéticas; Selecione locais su cientemente longe de motores, transformadores e outros dispositivos elétricos; Evite local onde a unidade que sujeita a vibrações mecânicas ou com atmosfera corrosiva. Considerações sobre a instalação do conversor para medidor de vazão tipo remoto ou medidor de vazão tipo integral: As condições ambientais devem estar entre os seguintes valores: Temperatura: 10 e 50º C Umidade relativa: 10 e 90% RH De nir local longe de equipamentos elétricos - como transformadores - que podem causar interferências eletromagnéticas; Evite, quando possível, local que esteja sujeito diretamente à luz solar, raios, intempéries etc. 10
6.3 Instalação em linhas de PVC Os cuidados para instalação em linhas de PVC são os mesmos adotados para dutos metálicos, no entanto para o perfeito funcionamento do mesmo é necessário que um bom terra seja conectado em pontos próximos do corpo do medidor. Flanges de aterramento sempre deverão ser utilizados quando a linha for de material não condutivo. Os mesmos deverão ser feitos do mesmo material a m de evitar a eletrólise entre eles (Figura 8). 6.4 Instalação em linhas metálicas Figura 8 Em áreas com fortes interferências eletromagnéticas, unir os anges com cabinho conforme Figura 9, interligando-os a um bom terra e ao conector terra do módulo. Figura 9 11
6.5 Instalação com bypass A manutenção torna-se fácil com a reti rada do medidor e a sua limpeza sem a necessidade de interromper o processo (Figura 10). Figura 10 6.6 Posicionamento das juntas. A máxima atenção deverá ser dada no alinhamento das juntas, pois a má colocação das mesmas gerará turbulência e vazão indevida (Figura 11). Figura 11 12
7. Conexões elétricas Não passe o cabo próximo a motores, transformadores ou cabos com corrente elevada que possam causar ruídos por indução. Disponha os cabos a 1 metro ou mais de distância dos cabos de força; Quando um eletroduto metálico ou um tubo exível é usado, é possível que o seu interior que úmido pela formação de umidade. Neste caso, veri que a instalação de modo a não permitir a umidade em seu interior; Não faça nenhuma emenda no cabo de sinal (eletrodos) e no cabo de excitação na ligação entre o medidor e o conversor (medidor de vazão tipo remoto); Não faça curto-circuito nos bornes de saída do cabo de excitação do conversor. 7.1 Aterramento ( o terra) O circuito de terra deve ser menor que 5Ω para unidades com protetores contra raios; No conversor, aterre o terminal terra do bloco terminal ou o terminal terra da caixa (invólucro). O terminal terra e o terminal terra da caixa são mutuamente conectados na unidade; (Figura 12) Quando o protetor contra descargas atmosféricas é incorporado, aterre o terminal terra de modo que a resistência terra seja 5Ω ou menos. 7.2 Vedação Figura 12 Após fazer as interligações elétricas, vedar as conexões elétricas no invólucro (cabeçote), de modo que não penetre água ou umidade no interior do mesmo; (Figura 13). Atentar para o correto fechamento da tampa do cabeçote (não esquecer do anel de vedação tipo o ring ). Figura 13 13
8. Manutenção dos eletrodos Para um bom desempenho do medidor, os eletrodos deverão estar com a superfície sempre limpa. Nos modelos onde os mesmos são xos, retirar o medidor da linha e proceder à limpeza interna do mesmo, assim como dos eletrodos. Nos modelos com opção de eletrodos removíveis é possível à retirada dos eletrodos sem a retirada do medidor da linha, através de duas tampas laterais que permitem o acesso aos mesmos. Para tanto proceder com os devidos cuidados descritos a seguir: a) Abrir as duas tampas laterais; b) Desligar os cabinhos dos eletrodos com cuidado a m de evitar dani car os mesmos; c) Soltar a porca de xação dos eletrodos com a chave destinada para esta nalidade; d) Puxar o conjunto eletrodo, isolador, mola prato, calço e o eletrodo propriamente dito; e) Proceder à limpeza da superfície dos eletrodos veri cando seu estado; f) Terminado o procedimento, caso os eletrodos não estejam dani cados ou corroídos, reinstalar os mesmos seguindo a ordem inversa de quando foram retirados, ou seja: Calço Porca Chave para soltar a porca Eletrodo Mola prato Isolador g) Não permitir em hipótese alguma que dentro da sede dos eletrodos haja algum tipo de umidade. Por ser a água condutora de eletricidade, não teremos a correta leitura de vazão e o sistema estará sujeito a grande instabilidade. Portanto, secar totalmente esta área antes de instalar os eletrodos; h) Para o aperto, girar a porca com a mão até sentir forte resistência, então com o auxílio da chave dar ¼ de volta no sentido horário, o que corresponde a mais ou 14
menos 0,3 mm de avanço. Veri car com a linha cheia que não há vazamento. Caso isso ocorra dar mais um pequeno aperto, desta forma os eletrodos estarão devidamente instalados e xados; i) Com a linha vazia veri car a isolação dos eletrodos com o terra; sua isolação deve ser maior que 2 Giga ohm. Caso o valor seja inferior a este proceder da etapa (g) em diante. 9. Resolvendo problemas Esta seção assume que você tenha lido as seções anteriores neste manual e que já esteja familiarizado com a operação do equipamento. Esta seção explica como resolver problemas com o medidor baseando-se em alguns sintomas visuais assim como alguns diagramas para veri car a operação do componente especí co. 9.1 Sintomas de problemas na operação normal e start-up SINTOMAS PROVÁVEIS CAUSAS SOLUÇÃO Polaridade do cabo do medidor invertido Veri car as conexões do cabo da bobina e do eletrodo Indicação inferior Medidor não está preenchido completamente com líquido / linha de uxo vazia. Preencha o medidor / linha de uxo com líquido ou mude a instalação do medidor Eletrodos cobertos por substância Limpe os eletrodos Indicação é instável Indicação elevada Indicação varia de modo errôneo isolante Medidor não está preenchido completamente com líquido / linha de uxo vazia Aterramento incorreto está permitindo efeitos do ruído no sinal Bolhas de ar emperradas no medidor Medidor fora da faixa de vazão Eletrodos completamente isolados Líquido ou uxo pulsante (geralmente causado por bombas, mudança no nível do líquido etc) Vazamento na linha da tubulação Preencha o medidor / linha de uxo com líquido ou mude a instalação do medidor Aterre corretamente o instrumento Providencie uma abertura para respiro ou mude a instalação do medidor Substituir o medidor para a faixa utilizada Limpe a superfície dos eletrodos Aplique DUMP lentamente até a xação da leitura Repare a tubulação, juntas mal posicionadas 15
9.2 Sintomas relacionados a problemas relativos a ruídos SINTOMAS PROVÁVEIS CAUSAS SOLUÇÃO Falta aterramento Providencie o aterramento Saída do medidor Aterramento incorreto Providencie o aterramento varia quando o O cabo de aterramento (cabo uxo é constante O cabo de aterramento muito longo terra) é tão longo que atua (taxa de variação recebe ruídos externos e a saída como uma antena de excede 100%) do medidor torna-se instável captação de ruídos Conversor dani cado pelo surto de tensão causado por descarga atmosférica (raio) O medidor não foi aterrado ou o aterramento está incorreto Se o medidor não está aterrado, o surto de tensão (corrente) causado por raio uirá pelo conversor que está aterrado 9.3 Observação a) Quando o medidor for removido da linha para reparo, o líquido contido no interior do tubo do medidor pode secar e isolar ou curto-circuitar os eletrodos. Antes de retornar o medidor à linha, certi que-se de que as superfícies dos eletrodos estejam limpas; b) Utilize a tabela abaixo caso seja necessário veri car a resistência da bobina do medidor. Os valores de resistência tabelados possuem uma tolerância de 20%; Modelo básico WVMF012 WVMF019 WVMF025 WVMF038 WVMF050 WVMF063 WVMF075 WVMF100 WVMF150 WVMF200 WVMF250 WVMF300 WVMF350 WVMF400 WVMF450 WVMF500 500 WVMF600 600 WVMF700 700 WVMF800 800 Diâmetro nominal Resistência da bobina mm polegadas Ohms 12 1/2" 19 3/4" 25 1" 38 1 1/2" 50 2" 63 2 1/2" 75 3" 100 4" 150 6" 200 8" 250 10" 300 12" 350 14" 400 16" 450 18" 20" 24" 28" 32" 72 72 150 122 90 56 56 110 105 79 58 72 102 72 120 120 88 90 90 16
c) Evitar pancadas na área de proteção do corpo do medidor; d) Não usar ferramenta cortante nas áreas revestidas; e) Todos os cabos que interligam o circuito aos sensores têm suas posições de nidas na montagem não devendo sob qualquer pretexto ocorrer a inversão das ligações sob pena de neutralizar o funcionamento do equipamento. 10. Faixa de vazão dos medidores Modelo Diâmetro nominal Faixa de medição básico mm polegadas (litro/min) (m³/h) WVMF012 12 1/2" 2,0 a 67,8 0,12 a 4,07 WVMF019 19 3/4" 5,17 a 170 0,31 a 10,2 WVMF025 25 1" 8,83 a 293 0,53 a 17,6 WVMF038 38 1 1/2" 20,7 a 680 1,24 a 40,8 WVMF050 50 2" 35,7 a 1176 2,14 a 70,6 WVMF063 63 2 1/2" 55,7 a 1833 3,34 a 110 WVMF075 75 3" 80,8 a 2666 4,85 a 160 WVMF100 100 4" 141 a 4666 8,48 a 280 WVMF150 150 6" 326 a 10666 19,4 a 640 WVMF200 200 8" 575 a 19000 34,5 a 1140 WVMF250 250 10" 893 a 29500 53,6 a 1770 WVMF300 300 12" 1283 a 42333 77,0 a 2540 WVMF350 350 14" 1915 a 57648 115 a 3460 WVMF400 400 16" 2500 a 75305 150 a 4520 WVMF450 450 18" 3165 a 95747 190 a 5750 WVMF500 500 20" 3880 a 116623 233 a 7000 WVMF600 600 24" 50863 a 166666 305 a 10000 WVMF700 700 28" 6936 a 230833 416 a 13850 WVMF800 800 32" 9050 a 301583 543 a 18095 17
11. Grau de proteção IP68 Procedimento para preparação da resina Despejar lentamente a resina componente B dentro do frasco da resina componente A. Homogeneizar a mistura lentamente (durante aproximadamente 2 minutos) com auxilio de uma espátula (fornecida), para evitar a penetração de ar na mistura. Despejar a mistura lentamente próxima à parede interna do cabeçote para melhor distribuição do produto, até cobrir totalmente a rosca dos prensa-cabos. Cerca de 30 minutos após a aplicação do produto já apresenta uma camada super cial, porem a cura completa ocorrerá aproximadamente em 24 Horas. Precauções Evitar qualquer contato do produto com a pele e mucosas. Durante o manuseio recomendamos o uso de luvas e óculos de segurança. Em caso de contato com os olhos, enxágue imediatamente com água corrente e procure orientação medica. Limpeza Após a utilização do material, lave as mãos com água corrente e sabão. Aviso: Este manual poderá ser alterado sem prévio aviso, pois os dados desse documento são revisados periodicamente e as correções necessárias serão consideradas nas próximas versões. Agradecemos por qualquer tipo de sugestão que venha contribuir para a melhora deste documento. 18
12. Certi cado de garantia Medidor de Vazão Eletromagnético, Modelo: WVMF Nº de série: É garantido contra defeitos de mão de obra e material pelo prazo de 365 dias da data de entrega. Esta garantia será invalidada quando, a critério de julgamento da Wärme, o equipamento tiver sido submetido a abusos ou manuseios impróprios. Quando o reparo, dentro da garantia, for necessário, o usuário deverá remeter o equipamento à fábrica ou reposto, cando as despesas de seguro e frete por conta e risco do usuário. Data de Entrega: Wärme 19